KR20190124561A - 기둥부재와 와이드보의 접합구조 및, 바닥구조체 - Google Patents

기둥부재와 와이드보의 접합구조 및, 바닥구조체 Download PDF

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KR20190124561A KR1020180048685A KR20180048685A KR20190124561A KR 20190124561 A KR20190124561 A KR 20190124561A KR 1020180048685 A KR1020180048685 A KR 1020180048685A KR 20180048685 A KR20180048685 A KR 20180048685A KR 20190124561 A KR20190124561 A KR 20190124561A
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Abstract

본 발명은 기둥부재; 상기 기둥부재와 교차되는 방향으로 연결되고, 상기 기둥부재의 횡단면을 둘러싸도록 설치되는 와이드보; 및, 쌍을 이루도록 마련되어 상기 기둥부재의 양측면에 각각 접합되고, 상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로 연장되어 상기 와이드보의 콘크리트부재에 매립되는 전단보강재;를 포함하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조를 제공한다.

Description

기둥부재와 와이드보의 접합구조 및, 바닥구조체{CONNECTING STURCTURE BETWEEN COLUMN AND WIDE BEAM AND FLOOR STRUCTURE}
본 발명은 접합부의 강성을 증가시킨 기둥부재와 와이드보의 접합구조 및, 바닥구조체에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
콘크리트 충전강관 기둥은 강관 내부에 충전된 콘크리트가 강관의 국부좌굴변형을 억제하기 때문에 좌굴에 의한 강관의 내력저하를 방지한다.
또한, 충전된 콘크리트는 강관에 의해 구속되어 있기 때문에 철근콘크리트 기둥이나 철골철근콘크리트 기둥에서 나타나는 균열에 의한 콘크리트 탈락없이 강가 상승한다.
따라서 콘크리트 충전강관 기둥은 높은 내력특성 및 변형능력을 발휘하여 최대내력 이후에 대변형 영역까지 내력을 유지할 수 있다.
하지만, 이질재료가 만나는 접합부 상세가 제대로 구축이 안될 경우, 기둥면과 콘크리트면이 분리되어 붕괴가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명 이질적 재료의 접합부의 접합성능을 향상시켜 기둥면과 콘크리트면이 분리되는 현상을 개선하여 접합부분의 하중성능을 개선하고자 한다.
또한, 도 1을 참조하면, 현재 가장 많이 적용되고 있는 구조는 기둥(10), 기둥(10)과 기둥(10) 사이를 연결하는 거더부재(20), 거더(20)와 거더(20) 사이를 연결하는 보부재(30)로 이루어진 라멘구조(RC)이다.
본 발명은 도 1의 거더와 거더의 사이에 설치되는 보부재에 대응되는 부재를 배제하고, 와이드보를 바닥구조체의 일방향으로만 적용하여 시공물량을 절감하고 층고를 절감하고자 한다.
KR 10-2006-0011050 A
본 발명은 일 측면으로서, 접합부분의 접합성능을 향상시켜 하중성능을 개선할 수 있는 기둥부재와 와이드보의 접합구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 와이드보 사이에 추가적인 보부재의 설치를 배제하여 시공물량을 절감하고 층고를 절감할 수 있는 바닥구조체를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 기둥부재; 상기 기둥부재와 교차되는 방향으로 연결되고, 상기 기둥부재의 횡단면을 둘러싸도록 설치되는 와이드보; 및, 쌍을 이루도록 마련되어 상기 기둥부재의 양측면에 각각 접합되고, 상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로 연장되어 상기 와이드보의 콘크리트부재에 매립되는 전단보강재;를 포함하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조를 제공한다.
바람직하게, 와이드보는, 길이방향으로 연장 형성되고, 상기 전단보강재가 내부에 배치되는 조립철근부재; 및, 상기 조립철근부재 및, 상기 전단보강재가 매립되는 콘크리트부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 전단보강재는, 상기 기둥부재의 측면방향인 제2 방향으로, 상기 기둥부재의 횡단면을 벗어난 영역에 배치되고, 상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로, 상기 기둥부재의 횡단면에 해당하는 영역을 포함하여 상기 기둥부재의 횡단면을 벗어난 영역까지 배치될 수 있다.
바람직하게, 전단보강재는, 상기 기둥부재에서 전후방향인 제1 방향으로 돌출되는 길이는 상기 와이드보의 높이의 0.4배 ~ 1.2 배의 범위로 설정되고, 상기 기둥부재에서 측면방향인 제2 방향으로 돌출되는 길이는 상기 전단보강재를 구성하는 앵글부재의 두께의 5배 ~ 40배의 범위로 설정될 수 있다.
바람직하게, 전단보강재는, 절곡된 형상의 단면을 포함하고, 상기 제1 방향으로 연장 형성되는 앵글부재로 구비되고, 상기 앵글부재는, 상기 기둥부재의 측면방향인 제2 방향으로 상기 기둥부재의 횡단면을 벗어난 영역에 배치될 수 있다.
바람직하게, 앵글부재는, 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재가 상기 기둥부재의 높이방향인 제3 방향으로 이격하여 배치되고, 상기 앵글부재가 상기 기둥부재를 사이에 두고 쌍을 이루도록 대향되게 배치될 수 있다.
바람직하게, 전단보강재는, 상기 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재의 사이를 연결하는 트러스앵글 또는 연결철근을 더 구비하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
바람직하게, 전단보강재는, 'ㄷ' 자형의 단면을 가지는 상기 앵글부재가 상기 기둥부재를 사이에 두고 쌍을 이루도록 대향되게 배치될 수 있다.
바람직하게, 앵글부재의 상단 및, 하단에 각각 접합되고, 상기 앵글부재의 길이방향으로 연장 형성되는 부착보강근;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 앵글부재의 상단 및, 하단에 각각 접합되고, 상기 앵글부재의 길이방향으로 이격하여 복수 개가 설치되는 부착스터드;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 상기 복수 개의 기둥부재와 와이드보의 접합구조; 및, 상기 와이드보의 상측에 설치되고, 상기 기둥부재와 일체화되어 바닥판을 형성하는 바닥슬래브;를 포함하는 바닥구조체를 제공한다.
바람직하게, 와이드보는, 상기 바닥슬래브의 하측에 복수 개가 이격하여 설치되되, 상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로만 연장되도록 설치될 수 있다.
바람직하게, 기둥부재는, 인접한 층간에 배치되는 층간기둥부재와 연결되고, 상기 와이드보를 관통한 상태에서 상단이 상기 바닥슬래브에 매립되는 연결기둥부재로 구비될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기둥부재와 와이드보의 접합부분의 접합성능을 향상시켜 하중성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 일 측면으로서, 와이드보 사이에 추가적인 보부재의 설치를 배제하여 층고를 절감시켜 시공물량을 절감하여 시공기간을 단축하고 시공비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 라멘구조(RC)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 접합구조를 포함하는 기둥부재, 와이드보의 배치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접합구조를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 평면도이다.
도 6은 도 3의 측면도이다.
도 7은 도 3의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 접합구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥구조체를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 전단보강재의 제1 방향 돌출길이에 따른 본 발명의 접합구조의 유한요소 해석을 수행한 결과를 도시하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 와이드보의 접합구조에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 내지도 10d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 와이드보의 접합구조는 기둥부재(100), 와이드보(200) 및 전단보강재(300)를 포함하고, 추가적으로 부착보강근(400) 및, 부착스터드(500)를 포함할 수 있다.
도 2 및, 도 3을 참조하면, 기둥부재와 와이드보의 접합구조는 기둥부재(100)와, 상기 기둥부재(100)와 교차되는 방향으로 연결되고, 상기 기둥부재(100)의 횡단면을 둘러싸도록 설치되는 와이드보(200) 및, 쌍을 이루도록 마련되어 상기 기둥부재(100)의 양측면에 각각 접합되고, 상기 기둥부재(100)의 전후방향인 제1 방향(D1)으로 연장되어 상기 와이드보(200)의 콘크리트부재(230)에 매립되는 전단보강재(300)를 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기둥부재(100)는 적어도 외면이 금속소재로 구성될 수 있다.
일례로, 기둥부재(100)는 내부에 콘크리트가 충전되는 충전강관기둥으로 구비될 수 있다.
기둥부재(100)의 외면을 구성하는 금속소재는 스틸 또는 스테인레스 등의 강재로 구성될 수 있다.
물론, 강재를 제외한 다양한 종류의 금속이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 3을 참조하면, 기둥부재(100)는 사각형의 횡단면을 가지는 충전강관기둥으로 구비될 수 있고, 충전강관기둥의 내부에는 콘크리트가 타설될 수 있다.
기둥부재(100)는 복수 개의 층에 설치되는 복수 개의 와이드보(200)를 관통하여 일체로 설치될 수 있다.
일례로, 기둥부재(100)는 약 12 m 의 충전강관기둥으로 구성되고, 3 개의 층에 형성된 3개의 와이드보(200)를 관통하여 일체로 설치될 수 있다.
기둥부재(100)는 와이드보(200)의 길이방향 변의 길이가 와이드보(200)의 폭방향 변의 길이 보다 상대적으로 긴 장방형의 충전강관기둥으로 구비될 수 있다.
이는, 기둥부재(100)가 하중지지를 위한 구조적 성능을 갖추기 위해 설정된 크기의 횡단면의 확보가 필요하다.
따라서, 기둥부재(100)의 구조적 성능에 필요한 횡단면(단면크기)을 확보하되 와이드보(200)의 폭을 과대하게 하지 않으면 와이드보(200)가 기둥부재(100)를 둘러싸도록 구성하기 위함이다.
기둥부재(100)는, 와이드보(200)의 길이방향으로 연장되는 제1 방향(D1) 변의 길이가 와이드보(200)의 폭방향으로 연장되는 제2 방향(D2) 변의 길이의 1.2 ~ 2 배의 범위로 구비되는 장방형의 충전강관기둥으로 구비될 수 있다.
보다 바람직하게, 기둥부재(100)는, 와이드보(200)의 제1 방향(D1) 변의 길이가 와이드보(200)의 제2 방향(D2) 변의 길이의 1.5 ~ 2 배의 범위로 구비되는 장방형의 충전강관기둥으로 구비될 수 있다.
일례로, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 기둥부재(100)는 일측이 개방된 제1 유닛부재(110)와, 개방된 일측이 상기 제1 유닛부재(110)의 개방된 일측과 일정 갭을 가지도록 마주보게 배치되는 제2 유닛부재(130) 및 한 쌍으로 마련되어 상기 제1 유닛부재(110)와 상기 제2 유닛부재(130)의 양단부를 연결하도록 각각 체결되어 폐단면을 형성할 수 있다.
이때, 보강부재(150)는 제1 유닛부재(110) 및 제2 유닛부재(130)의 내면에서 각각 용접 접합된 상태에서 폐단면의 내측으로 돌출될 수 있다.
와이드보(200)는 기둥부재(100)와 교차되는 방향으로 연결되고, 상기 기둥부재(100)의 횡단면을 둘러싸도록 설치될 수 있다.
와이드보(200)는 기둥부재(100)의 측면방향인 제2 방향(D2)의 변의 길이 보다 상대적으로 큰 폭을 가질 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 와이드보(200)는 기둥부재(100)와 교차되는 방향으로 설치되고, 기둥부재(100)의 횡단면을 둘러싸도록 설치되면서 기둥부재(100)와 접합될 수 있다.
즉, 와이드보(200)는 기둥부재(100)의 횡단면을 둘러싸도록 기둥부재(100)보다 큰 폭으로 구성될 수 있다.
일례로, 기둥부재(100)는 내부에 콘크리트가 충전되는 충전강관기둥으로 구성되고, 와이드보(200)는 충전강관기둥의 접합부분의 둘러싸도록 설치되는 철근콘크리트보로 구성될 수 있다.
도 5에는 기둥부재(100)와 전단보강재(300)의 결합관계를 보다 명확하게 도시하기 위해 와이드보(200)의 조립철근부재(210)를 도시하지 않았고, 도 6에서는 와이드보(200)의 조립철근부재(210) 및, 콘크리트부재(230)를 도시하였다.
도 5 및, 도 6을 참조하면, 와이드보(200)는, 길이방향으로 연장 형성되고, 상기 전단보강재(300)가 내부에 배치되는 조립철근부재(210) 및, 상기 조립철근부재(210) 및, 상기 전단보강재(300)가 매립되는 콘크리트부재(230)를 구비할 수 있다.
조립철근부재(210)는 와이드보(200)의 길이방향으로 연장 형성되는 복수 개의 주철근(211)과, 복수 개의 주철근(211)을 둘러싸는 스트럽근(213)을 포함할 수 있다.
이때, 전단보강재(300)는 복수 개의 주철근(211) 및, 스트럽근(213)으로 형성되는 조립철근부재(210)의 내부영역에 배치될 수 있다.
콘크리트부재(230)는 길이방향으로 연장 형성되고, 조립철근부재(210) 및, 전단보강재(300)를 둘러싸도록 설치될 수 있다.
와이드보(200)는, 폭방향으로 상기 기둥부재(100)의 횡단면에 대응되는 제1 폭방향영역과, 제1 폭방향영역의 양측에 상기 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어난 제2 폭방향영역이 형성되고, 상기 전단보강재(300)는, 상기 제2 폭방향영역에 배치되되, 상기 와이드보(200)의 조립철근부재(210)의 내부영역에 배치될 수 있다.
와이드보(200)는 폭방향으로 제1 폭방향영역과 제2 폭방향 영역으로 구분될 수 있다.
제1 폭방향영역은 와이드보(200)의 폭방향으로 기둥부재(100)의 횡단면에 대응되는 영역이고, 제2 폭방향영역은 제1 폭방향영역을 벗어난 영역이다.
전단보강재(300)는 기둥부재(100)와 상기 와이드보(200)의 접합부분에 설치되어, 와이드보(200)의 콘크리트부재(230)에 매립되어 접합부분의 전단강도를 증가시키는 역할을 한다.
전단보강재(300)와 기둥부재(100)는 적어도 접합부분이 강재 등의 금속소재로 구성되고, 전단보강재(300)와 기둥부재(100)는 용접 접합될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 전단보강재(300)는 기둥부재(100)의 측면에 부착된 상태에서 기둥부재(100)의 전후방향인 제1 방향(D1)으로 연장 형성되고, 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어나는 영역까지 연장 형성될 수 있다.
즉, 전단보강재(300)는 기둥부재(100)의 양측면에 각각 접합된 상태에서 와이드보(200)의 길이방향으로 연장 형성되고, 제1 방향(D1)으로 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어난 영역까지 돌출될 수 있다.
일례로, 전단보강재(300)는 기둥부재(100)와 길이방향과 수직하게 교차되도록 배치되고 와이드보(200)에 매립될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기둥부재와 와이드보의 접합구조는 기둥부재(100) 횡단면의 전후방향에 접합 형성되고, 와이드보(200)의 길이방향으로 연장 형성되고 전단보강재(300)와 평행하게 배치되는 전단스터드(T)를 더 포함할 수 있다.
도 5 및, 도 6을 참조하면, 전단보강재(300)는, 기둥부재(100)의 측면방향인 제2 방향(D2)으로, 상기 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어난 영역에 배치되고, 상기 기둥부재(100)의 전후방향인 제1 방향(D1)으로, 상기 기둥부재(100)의 횡단면에 해당하는 영역을 포함하여 상기 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어난 영역까지 배치될 수 있다.
전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)가 와이드보(200)의 길이방향에 대응되는 제1 방향(D1) 및, 와이드보(200)의 폭방향에 대응되는 제2 방향(D2)으로 연장 형성됨으로써, 기둥부재(100)와 와이드보(200)의 접합부분의 시공성을 향상시킴과 동시에 접합부분에서 교차되는 두방향에 대한 전단보강을 안정적으로 할 수 있어 구조적 안정성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
일례로, 전단보강재(300)는 단일의 부재인 앵글부재(310)를 기둥부재(100)의 측면에 부착함으로써, 전단보강재(300)가 기둥부재(100)와 와이드보(200)의 접합부분에서 기둥부재(100)의 전후방향인 제1 방향(D1)으로 연장됨과 동시에, 기둥부재(100)의 측면방향인 제2 방향(D2)으로 연장되면서 기둥부재(100)와 와이드보(200)의 접합부분에서 발생하는 전단응력을 안정적으로 보강할 수 있는 효과가 있다.
도 5를 참조하면, 일례로, 전단보강재(300)는 절곡된 형상의 단면을 가지는 앵글부재(310)로 구비되고, 앵글부재(310)가 기둥부재(100)에서 제1 방향(D1) 및, 제2 방향(D2)으로 각각 돌출 형성될 수 있다.
앵글부재(310)는 기둥부재(100)의 측면에서 접합되고, 절곡된 단면이 제1 방향(D1) 및, 제2 방향(D2)으로 돌출되면서 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어난 영역에 배치될 수 있다.
전단보강재(300)는, 기둥부재(100)에서 전후방향인 제1 방향(D1)으로 돌출되는 길이는 상기 와이드보(200)의 높이(h)의 0.4배 ~ 1.2 배(0.4h ~ 1.2h)의 범위로 설정되고, 상기 기둥부재(100)에서 측면방향인 제2 방향(D2)으로 돌출되는 길이는 상기 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)의 두께(t)의 5배 ~ 40배(5t ~ 40t)의 범위로 설정될 수 있다.
먼저, 전단보강재(300)는, 기둥부재(100)에서 전후방향인 제1 방향(D1)으로 돌출되는 길이는 와이드보(200)의 높이(h)의 0.4배 ~ 1.2 배(0.4h ~ 1.2h)의 범위로 설정될 수 있다.
즉, 전단보강재(300)가 기둥부재(100)의 전면 및 후면에서 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어나도록 제1 방향(D1)으로 돌출되는 길이는 와이드보(200)의 높이(h)의 0.4배 ~ 1.2 배(0.4h ~ 1.2h)의 범위로 설정될 수 있다.
표 1은 도 10a 내지 도 10d에 도시된 본 발명의 접합구조의 유한요소 해석의 수행에서, 전단보강재(300)가 기둥부재(100)에서 전후방향인 제1 방향(D1)으로 돌출되는 길이에 따른 전체내력 및, 내력증가율을 표시하였다.(이때, 본 발명의 접합구조의 유한요소 해석의 수행의 와이드보(200)의 높이(h)는 500 mm 로 설정되었다.)
전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이(단위:mm) Load at yield (전체내력, 단위: KN) Load increase (내력증가율)
기준내력 204 1.00
실시예1 200 213 1.04
실시예2 400 223 1.09
실시예3 600 232 1.14
실시예4 800 232 1.14
표 1을 참조하면, 전단보강재(300)가 제1 방향(D1) 돌출길이를 가질 경우, 기둥부재와 와이드보의 접합구조의 전체내력이 증가하면서 하중성능이 향상되는 것을 알 수 있다.
기둥부재와 와이드보의 접합구조에서 요구되는 설정된 기준내력은 204 KN 인바, 전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이는 적어도 200 mm(0.4h) 이상은 확보되어야 한다.
전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이는 적어도 200 mm(0.4h) 일 경우, 전체내력은 213 KN 이고, 내력증가율은 1.04로 기준내력 1.00에 비해 4 % 정도 증가되는 것을 알 수 있다.
다만, 전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이가 600 mm(1.2h) 이상은 전체내력의 향상에 도움되지 않는 것을 알 수 있다.
표 1의 실시예 3, 실시예 4의 결과를 참조하면, 전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이가 600 mm(1.2h), 800 mm(1.2h 초과) 인 경우의 전체내력은 232 KN 으로 동일하고, 내력증가율도 1.14로 동일함을 알 수 있다.
즉, 전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이가 600 mm(1.2h) 를 초과하더라도, 내력증가율은 1.14에 머무르게 되면서, 기준내력 1.00에 비해 14 % 이상 증가하지 않는 것을 알 수 있다.
따라서, 전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이가 600 mm(1.2h) 이내로 제한되는 것이 내력증가 및 시공비용을 측면에서 보다 바람직할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 전단보강재(300)의 제1 방향(D1) 돌출길이에 따른 본 발명의 기둥부재와 와이드보의 접합구조의 유한요소 해석을 수행한 결과를 도시하였다.
다음으로, 전단보강재(300)가 기둥부재(100)에서 측면방향인 제2 방향(D2)으로 돌출되는 길이는 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)의 두께(t)의 5배 ~ 40배(5t ~ 40t)의 범위로 설정될 수 있다.
일례로, 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)의 두께가 6mm일 경우, 전단보강재(300)가 기둥부재(100)에서 측면방향인 제2 방향(D2)으로 돌출되는 길이가 30 ~ 240 mm 의 범위로 설정될 수 있다.
이는, 전단보강재(300)가 30 mm 미만으로 돌출될 경우 제2 방향(D2)에 대한 전단보강의 효과가 저하되고, 240 mm 를 초과할 경우 와이드보(200)를 구성하는 조립철근부재(210)의 내부에 배치되는 전단보강재(300)로 인해 와이드보(200)의 폭이 과대하게 증가될 우려가 있기 때문이다.
다음으로, 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)의 두께는 6 mm 이상으로 설정될 수 있다.
이는, 앵글부재(310)가 기둥부재(100)의 높이방향인 제3 방향(D3)으로 작용하는 전단하중에 바랍직하게 저항하기 위한 최소한의 두께를 확보하기 위함이다.
보다 바람직하게는, 앵글부재(310)의 두께는 6 ~ 15 mm 의 범위로 설정되는 강재로 구성될 수 있다.
전단보강재(300)는 절곡된 형상의 단면을 포함하고 제1 방향(D1) 및, 제2 방향(D2)으로 각각 돌출되고, 기둥부재(100)의 양측면에 각각 접합되는 앵글부재(310)로 구성될 수 있다.
일례로, 와이드보(200)의 높이(h)가 500 mm 이고, 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)의 두께가 6mm 일 경우, 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)는, 기둥부재(100)에서 전후방향인 제1 방향(D1)으로 돌출되는 길이는 상기 와이드보(200)의 높이(h)의 0.4배 ~ 1.2 배(0.4h ~ 1.2h)인 200 ~ 600 mm의 범위로 설정되고, 상기 기둥부재(100)에서 측면방향인 제2 방향(D2)으로 돌출되는 길이는 상기 전단보강재(300)를 구성하는 앵글부재(310)의 두께(t)의 5배 ~ 40배(5t ~ 40t)의 범위인 30 ~ 240 mm로 설정될 수 있다.
도 5 및, 도 6을 참조하면, 전단보강재(300)는, 절곡된 형상의 단면을 포함하고, 상기 제1 방향(D1)으로 연장 형성되는 앵글부재(310)로 구비되고, 상기 앵글부재(310)는, 상기 기둥부재(100)의 측면방향인 제2 방향(D2)으로 상기 기둥부재(100)의 횡단면을 벗어난 영역에 배치될 수 있다.
도 3 및, 도 5를 참조하면, 앵글부재(310)는, 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재(311)가 상기 기둥부재(100)의 높이방향인 제3 방향(D3)으로 이격하여 배치되고, 상기 앵글부재(310)가 상기 기둥부재(100)를 사이에 두고 쌍을 이루도록 대향되게 배치될 수 있다.
'ㄴ' 자형의 앵글재(311)는 기둥부재(100)의 외면에 접합되는 접합플랜지 및, 상기 접합플랜지에서 상기 기둥부재(100)에서 외측으로 연장 형성되는 지지플랜지를 구비할 수 있다.
전단보강재(300)는, 상기 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재(311)의 사이를 연결하는 트러스앵글(313) 또는 연결철근(미도시)을 더 구비할 수 있다.
도 7을 참조하면, 전단보강재(300)는 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재(311)의 사이를 연결하는 트러스앵글(313)을 구비할 수 있다.
여기서, 트러스앵글(313)은 상부의 앵글재(311)와 하부의 앵글재(311)에 부착되는 트러스판 및, 2개의 트러스판 사이를 일체로 연결하는 절곡부재로 구성될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 전단보강재(300)는 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재(311)의 사이를 일체로 연결하는 복수 개의 연결철근(미도시)을 구비할 수 있다.
'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재(311)의 사이를 트러스앵글(313) 또는 연결철근(미도시)이 연결하도록 하여 기둥을 일측면에 앵글부재(310)가 일체로 설치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전단보강재(300)는, 'ㄷ' 자형의 단면을 가지는 상기 앵글부재(310)가 상기 기둥부재(100)를 사이에 두고 쌍을 이루도록 대향되게 배치될 수 있다.
'ㄷ' 자형의 앵글재(311)가 상기 기둥부재(100)에 교차되도록 설치되고, 상기 앵글재(311)의 개방부가 기둥부재(100)의 외측을 향해 배치될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 기둥부재와 와이드보의 접합구조는 앵글부재(310)의 상단 및, 하단에 각각 접합되고, 상기 앵글부재(310)의 길이방향으로 연장 형성되는 부착보강근(400)을 더 포함할 수 있다.
부착보강근(400)은 앵글부재(310)의 상단 및, 하단에 접합되어 기둥부재(100)의 길이방향으로 돌출됨으로써, 와이드보(200)의 콘크리트부재(230)와 앵글부재(310) 간의 부착 성능을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 기둥부재와 와이드보의 접합구조는 앵글부재(310)의 상단 및, 하단에 각각 접합되고, 상기 앵글부재(310)의 길이방향으로 이격하여 복수 개가 설치되는 부착스터드(500)를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 도면을 참조하여 바닥구조체에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 10d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥구조체는 기둥부재와 와이드보의 접합구조 및, 바닥슬래브(600)를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 바닥구조체는 상기 복수 개의 기둥부재와 와이드보의 접합구조 및, 상기 와이드보(200)의 상측에 설치되고, 상기 기둥부재(100)와 일체화되어 바닥판을 형성하는 바닥슬래브(600)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 바닥슬래브(600)의 하측에 복수 개가 이격하여 설치되되, 상기 기둥부재(100)의 전후방향인 제1 방향(D1)으로만 연장되도록 설치될 수 있다.
이때, 복수 개의 와이드보(200)는 기둥부재(100)의 측면방향인 제2 방향(D2)으로 소정의 간격으로 이격하여 평행하게 배치되면서 상측에 설치되는 바닥슬래브(600)를 지지할 수 있다.
와이드보(200)의 길이방향을 따라 복수 개의 기둥부재(100)가 이격하여 설치될 수 있다.
이때, 기둥부재(100)는 와이드보(200)를 관통한 상태에서 전단보강재(300)를 와이드보(200)와 매개로 일체화 될 수 있다.
즉, 본 발명의 경우는 바닥슬래브(600)의 지지를 위해 와이드보(200)와 교차하도록 설치되는 별개의 보부재를 배제하였다.
바닥구조체는, 와이드보(200)가 제1 방향(D1)으로만 연장되도록 설치되고, 복수 개의 와이드보(200)가 제2 방향(D2)으로 설정된 간격으로 이격하여 배치되면서 바닥슬래브(600)를 지지할 수 있다.
본 발명은 바닥구조체에서 복수 개의 와이드보(200)를 제1 방향(D1)으로만 연장되도록 설치하고, 제2 방향(D2)으로 연장 형성되는 작은 보 등을 배제하여 시공물량을 절감할 수 있다.
또한, 바닥구조체에서 바닥슬래브(600)를 지지하는 구성요소를 기둥부재(100)의 폭보다 넓은 폭을 갖는 와이드보(200)로 구성함으로써, 바닥구조체의 층고를 절감할 수 있어 시공물량을 절감시키고 층고를 절감시켜 시공기간을 단축시키고 시공비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
각층 별로 접합부분을 시공할 경우, 층별로 시공이 완료된 후 후속공정의 진행이 가능하여 층별 시공의 진행속도에 따라 전체 시공기간에 영향을 미치게 된다.
본 발명은 단일의 기둥부재(100)가 복수 개의 층에 걸쳐서 설치될 수 있다.
즉, 기둥부재(100)는 복수 개의 층에 설치된 와이드보(200)를 관통하여 일체로 설치될 수 있다.
본 발명은 기둥부재(100)를 복수 개의 층에 걸쳐서 설치함으로써, 기둥부재(100)가 후속공정에 조기투입될 수 있어 시공성이 향상될 수 있다.
일례로, 기둥부재(100)는 약 12 ~ 15 m의 충전강관기둥으로 구성되고, 3 ~4 개의 층에 형성된 와이드보(200)를 관통하여 일체로 설치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 기둥부재(100)는, 인접한 층간에 배치되는 층간기둥부재(100-2)와 연결되고, 상기 와이드보(200)를 관통한 상태에서 상단이 상기 바닥슬래브(600)에 매립되는 연결기둥부재(100-1)로 구비될 수 있다.
연결기둥부재(100-1)는, 와이드보(200)를 관통하여 양단부가 돌출되는 기둥본체 및, 돌출된 상기 기둥본체의 단부에서 둘레방향으로 돌출 형성되고, 상기 층간기둥부재(100-2)와의 접합부를 형성하는 연결플레이트(170)를 구비할 수 있다.
층간기둥부재(100-2)는 인접한 상기 연결기둥부재(100-1)의 사이에 연결되고, 인접한 바닥슬래브(600)의 사이에 배치되는 구성요소이다.
연결기둥부재(100-1)와 층간기둥부재(100-2)의 연결부분에는 연결플레이트(170)가 형성될 수 있다.
일례로, 연결기둥부재(100-1)와 층간기둥부재(100-2)의 연결플레이트(170)가 상호 접하게 배치된 상태에서 볼트와 너트에 의해 체결될 수 있다.
도 9를 참조하면, 연결기둥부재(100-1)의 상단에 설치된 연결플레이트(170)는 상부층의 바닥슬래브(600)에 매립될 수 있고, 연결기둥부재(100-1)의 하단에 설치된 연결플레이트(170)는 하부층의 천장공간(700)에 배치될 수 있다.
이에 따라, 연결기둥부재(100-1)와 층간기둥부재(100-2)의 연결부인 연결플레이트(170)가 바닥슬래브(600) 내부 및, 천장공간(700)에 배치되면서 실내공간의 외부로 노출되지 않을 수 있는 효과가 있다.
그리고, 연결기둥부재(100-1)의 상단에 설치된 연결플레이트(170)가 바닥슬래브(600)에 매립되어 경화되면서 연결플레이트(170)가 바닥슬래브(600) 내에서 기둥부재(100)의 길이방향으로 작용하는 하중을 바닥슬래브(600)로 전달하여 보다 강건한 구조적 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
일례로, 연결기둥부재(100-1)가 경화된 상기 와이드보(200)의 콘크리트부재(230)에 매립된 상태로 현장으로 운송될 수 있고, 와이드보(200)와 일체로 연결된 연결기둥부재(100-1)가 층간기둥부재(100-2)와 연결되면서 시공성이 향상될 수 있다.
와이드보(200)에 복수 개의 연결기둥부재(100-1)가 설치된 상태에서, 각각의 연결기둥부재(100-1)가 층간기둥부재(100-2)의 연결플레이트(170)가 체결된 상태에서 와이드보(200)의 상측에 바닥슬래브(600)가 타설되면서 상측의 연결프레이트가 바닥슬래브(600)에 매립되고, 하측의 연결플레이트(170)는 천장공간(700)에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 바닥구조체에는 앞서 설명한바 있는 다양한 실시형태를 가지는 기둥부재와 와이드보의 접합구조의 다양한 실시형태가 적용될 수 있음은 물론이다.
따라서, 바닥구조체에서 활용되는 기둥부재와 와이드보의 접합구조의 기둥부재(100), 와이드보(200), 전단보강재(300)의 구성은 이미 설명한 바와 같이 기둥부재와 와이드보의 접합구조의 구성과 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 기둥 20: 거더
30: 보부재 100: 기둥부재
100-1: 연결기둥부재 100-2: 층간기둥부재
110: 제1 유닛부재 130: 제2 유닛부재
150: 보강부재 170: 연결플레이트
200: 와이드보 210: 조립철근부재
211: 주철근 213: 스트럽근
230: 콘크리트부재 300: 전단보강재
310: 앵글부재 311: 앵글재
313: 트러스앵글 400: 부착보강근
500: 부착스터드 600: 바닥슬래브
700: 천장공간
D1: 제1 방향, 기둥부재의 전후방향
D2: 제2 방향, 기둥부재의 측면방향
D3: 제3 방향, 기둥부재의 높이방향
T: 전단스터드

Claims (13)

  1. 기둥부재;
    상기 기둥부재와 교차되는 방향으로 연결되고, 상기 기둥부재의 횡단면을 둘러싸도록 설치되는 와이드보; 및,
    쌍을 이루도록 마련되어 상기 기둥부재의 양측면에 각각 접합되고, 상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로 연장되어 상기 와이드보의 콘크리트부재에 매립되는 전단보강재;를 포함하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와이드보는,
    길이방향으로 연장 형성되고, 상기 전단보강재가 내부에 배치되는 조립철근부재; 및,
    상기 조립철근부재 및, 상기 전단보강재가 매립되는 콘크리트부재;를 구비하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전단보강재는,
    상기 기둥부재의 측면방향인 제2 방향으로, 상기 기둥부재의 횡단면을 벗어난 영역에 배치되고,
    상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로, 상기 기둥부재의 횡단면에 해당하는 영역을 포함하여 상기 기둥부재의 횡단면을 벗어난 영역까지 배치되는 것을 특징으로 하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전단보강재는,
    상기 기둥부재에서 전후방향인 제1 방향으로 돌출되는 길이는 상기 와이드보의 높이의 0.4배 ~ 1.2 배의 범위로 설정되고,
    상기 기둥부재에서 측면방향인 제2 방향으로 돌출되는 길이는 상기 전단보강재를 구성하는 앵글부재의 두께의 5배 ~ 40배의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.

  5. 제1항에 있어서, 상기 전단보강재는,
    절곡된 형상의 단면을 포함하고, 상기 제1 방향으로 연장 형성되는 앵글부재로 구비되고,
    상기 앵글부재는,
    상기 기둥부재의 측면방향인 제2 방향으로 상기 기둥부재의 횡단면을 벗어난 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  6. 제5항에 있어서, 상기 앵글부재는,
    'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재가 상기 기둥부재의 높이방향인 제3 방향으로 이격하여 배치되고,
    상기 앵글부재가 상기 기둥부재를 사이에 두고 쌍을 이루도록 대향되게 배치되는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전단보강재는,
    상기 'ㄴ' 자형의 2 개의 앵글재의 사이를 연결하는 트러스앵글 또는 연결철근을 더 구비하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전단보강재는,
    'ㄷ' 자형의 단면을 가지는 상기 앵글부재가 상기 기둥부재를 사이에 두고 쌍을 이루도록 대향되게 배치되는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 앵글부재의 상단 및, 하단에 각각 접합되고, 상기 앵글부재의 길이방향으로 연장 형성되는 부착보강근;을 더 포함하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 앵글부재의 상단 및, 하단에 각각 접합되고, 상기 앵글부재의 길이방향으로 이격하여 복수 개가 설치되는 부착스터드;를 더 포함하는 기둥부재와 와이드보의 접합구조.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 복수 개의 기둥부재와 와이드보의 접합구조; 및,
    상기 와이드보의 상측에 설치되고, 상기 기둥부재와 일체화되어 바닥판을 형성하는 바닥슬래브;를 포함하는 바닥구조체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 와이드보는,
    상기 바닥슬래브의 하측에 복수 개가 이격하여 설치되되, 상기 기둥부재의 전후방향인 제1 방향으로만 연장되도록 설치되는 바닥구조체.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기둥부재는,
    인접한 층간에 배치되는 층간기둥부재와 연결되고, 상기 와이드보를 관통한 상태에서 상단이 상기 바닥슬래브에 매립되는 연결기둥부재로 구비되는 바닥구조체.
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